高速复习题.doc

一、填空题（每空1分）
1．PCBN表示聚晶立方氮化硼刀具 ，HSM表示 高速加工 。
2. 常用的高速进给系统有三种主要的驱动方式：高速滚珠丝杠 、直线电动机 和虚拟轴机构。
3．常规加工工艺策略是采用低转速、大切削深度 、慢进给、单行程来提高生产率。
4.高速加工采用 高主轴转速 , 中小切削深度、快进给 、多行程来提高生产率。
5. 常规加工时，工作台的加速度是 0.1g---0.2g。
6．高速加工时，工作台的的加速度是1g---8g 。
7．电主轴的基本参数和主要规格包括：套筒直径 、最高转速 、输出功率 、计算转速、计算转矩、润滑和刀具接口。
8．现在用于高速主轴的接触式轴承有混合陶瓷球轴承 。
9．HSK刀柄的结构特点是空心、薄壁 、短锥，锥度为1：10 ；端面与锥面同时定位、夹紧，刀柄在主轴中的定位为过定位 ；使用由内向外 的外胀式夹紧机构。
10．高速铣削刀具的结构有多种，一般小直径铣刀采用整体式 ，大直径铣刀采用机夹式 。
11．刀具系统的质量轴线与旋转轴线不重合，但相交于刀具系统重心，不平衡所产生的离心力作用于两端支承上，大小相等、方向相反，属于偶不平衡 。
12．高速精加工时，加工效率则以每分种加工的加工面积 大小表示。
13．目前，对于钢铁材料，一般来说，粗加工采用常规加工；因为它有较高的金属切除率；精加工采用高速加工 ；
14．高速加工不一定就是高的主轴转速，许多高速切削的应用是在中等主轴转速下用 大尺寸 刀具完成。
15、高速加工的工艺特点之一是浅切削，一般来说切削深度不大于刀具直径的10% 。
16、高速加工机床、高速加工刀具系统、和高速加工工艺是高速加工的三项主要技术。
17、高速加工技术发展的一个重要问题就是刀具材料的耐高温和耐磨损 。
18．金刚石刀具不适合加工钢铁工件，热量会使金刚石中的碳原子扩散到工件中，造成金刚石涂层化学磨损而提前失效。
二、判断题（每题1分）
1．（√ ）为了实现高速切削加工，一般采用高柔性的高速数控机床、加工中心等，这些设备的共同特点是具有高速主轴系统和高速进给系统。
2．（√）电主轴是实现高速机床主运动系统“零传动”的典型结构，而直线电动机高速进给单元则是高速机床进给运动系统实现“零传动”的典型代表。
3．（×）高速切削产生的切削，可以用手来清除。
4．（× ）与高速车削及高速铣削相比，高速钻削属于精加工。
5．（√）如果只有高速机床和刀具而没有良好的工艺技术作指导，昂贵的高速加工设备也不能充分发挥作用。
6．（√）刀具系统的平衡过程就是在平衡面上找到校正质量的位置和大小，然后再加上或减去校正质量。
7．（√ ）HSK短锥刀柄采用1：10的锥度，它的锥体比标准的7：24锥短。
8．（×）刀具系统的质量轴线与旋转轴线不重合，但相交于刀具系统重心，不平衡所产生的离心力作用于两端支承上，大小相等、方向相反，属于动不平衡形式。
9．（√）高速加工时采用螺旋线、圆弧和斜线方式进刀和退刀，以保证光滑进刀和退刀。
10．（√）一般来说，被加工工件材料的硬度高，其切削速度应该小些。
11．（√）由于高速加工有切削力小、散热快、加工过程稳定性好等优点，因些在干切削的切削用量选择中，应尽可能采用较大切削用量。
12．（√）精铣时，为了获得更高的精度和表面质量，可选用较高的切削速度和较小的进给量。
13．（√）高速加工不一定就是高的主轴转速，许多高速切削的应用是在中等主轴转速下用大尺寸刀具完成。
14．（×）对于钢、铁材料的小零件，粗加工应采用传统加工，精加工可采用高速加工。
15．（×）在高速加工中，一般应尽量采用逆铣加工，以提高被加工零件的表面质量，保证尺寸精度。
16．（×）在工艺允许的条件，应尽量采用刀尖圆弧半径较小的刀具进行高速铣削。
17．（× ）在高速铣削中一般不推荐使用键槽铣刀。
18．（√ ）一般情况下，盘类刀具悬伸短，可以只进行静平衡；杆类刀具悬伸长，必须进行动平衡。
19．（× ）刀具系统的质量轴线与旋转轴线不重合，但平行于旋转轴线，因此不平衡将发生在单平面上，属于偶不平衡形式。
20、（×）刀具系统的质量轴线与旋转轴线不重合，而且既不平行也不相交，属于偶不平衡形式。
三、选择题（每题1分）
1．高速加工中心类机床具有一些共同的结构特点，即装备有（ C ）和（ C ）。
A．高速进给系统 高速刀具系统 B．高速主轴系统 高机床刚度
C．高速主轴系统 高速进给系统 D．高速进给系统 高机床刚度
2．为了适应高速加工的要求，床身和工作台要求满足（ B ）、好的精度保持性、更好的抗热变形能力。
A．高的传动效率 B．高的动、静刚度和抗振性 C．高性能材料 D．高吸振性
3．主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统的整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称（ A ）。
A．电主轴 B．刚性主轴 C．动主轴 D．整体式主轴
4．（ C ）是由德国阿亨大学机床研究室专业高速机床主轴开发的一种刀轴连接结构。
A．AKM刀柄 B．BT刀柄 C．HSK刀柄 D．ISO刀柄
5．HSK刀柄与KM刀柄不同之处是（ B ）
A．刀柄结合部位 B．刀柄传力零件 C．刀柄短锥度 D．高速刀柄
6．不属于HSK刀柄的结构特点是（ B ）。
A．空心、薄壁、短锥，锥度为1：10 B．尺寸大、重量最重，换刀时间长。
C．使用由内向外的外胀式夹紧机构 D．端面与锥面同时定位、夹紧，刀柄在主轴中的定位为过定位。
7．1987年美国Kennametal公司及德国WiDi公司联合研制了“1：10短锥空心KM刀柄”，并首次提出了（ B ）。
A．锥面、端面过定位原理 B．锥面、端面双定位原理
C．锥面、端面欠定位原理 D．锥面、端面完全定位原理
8．HSK刀柄和普通刀柄相比较，有较多的优点。不属于它的优点的是（ D ）。
A．采用锥面、端面过定位的结合形式，能有效地提高结合刚度。
B．采用1：10的锥度，与7：24锥度相比锥部较短，楔形效果较好，有较大的抗扭能力。
C．刀柄与主轴间的扩张爪锁紧，转速越高，锁紧力越大。
D．它与现在的主轴端面结构和刀柄兼容性好。
9．（ A ）是新型的高速锥形刀柄，其接口采用锥面和端面两面同时定位的方式，刀柄为中空，锥体长度较短，有利于实现换刀轻型化及高速化。
A．HSK刀柄 B.7：24锥度刀柄 C.ATC刀柄 D.都不正确
10．刀具系统的质量轴线与旋转轴线不重合，但相交于刀具系统重心，不平衡所产生的离心力作用于两端支承上，大小相等、方向相反，属于（ B ）。
A．静不平衡 B．偶不平衡 C．动不平衡 D．转动不平衡
11．下列不属于新型夹紧元件的高速刀具夹头的是（ B ）。
A．三棱变形静压夹头 B．弹簧夹头 C．热装夹头 D．高精度液压夹头
12．高速加工工艺关键有三点，（ A ）是最重要的，它是实现其他两点的基础。 
A．保持切削载荷平稳 B．最小的进给率损失 C．最大的程序处理速度
13．（ A ）在20世纪80年代就已经在工业中广泛应用于高速加工。
A．铝材料 B．陶瓷材料 C．铜材料 D．铁材料
14．下列哪一种材料的最高切削速度最大（ D ）。
A．钢材 B．铁材 C．铜材 D．铝材
15．一般来说，被加工材料的硬度越（ B ），其相应的切削速度越（ B ）。
A．高、大 B．高、小  C．低、小 D．无法判断
16．实验证明，加工合金钢、钛等材料时，顺铣的效果比逆铣的效果（ C ）。
A．差不多 B．好  C．差 D．无法判断
17．端面铣削使用立方氮化硼（CBN）刀具时，其切削速度可高达到5000m/min，主要用于（B）材料的切削。
A．铝合金材料 B．灰铸铁  C．钢 D．铜合金
18．一般应尽量采用（ B ）加工，以提高被加工零件的表面质量，保证尺寸精度。
A．逆铣 B．顺铣  C．顺逆铣 D．不确定
19．在切削面上有硬质层、积渣，工件表面凹凸不平较显著时，如加工锻造毛坯时，应采用（ A ）。
A．逆铣 B．顺铣  C．顺逆铣 D．不确定
20．在同等切削条件下，逆铣和顺铣消耗的功率关系（ B ）。
A．顺铣大，逆铣小。 B．逆铣大，顺铣小。  C．一样大 D．不确定
四．问答题。（每题5分）
1、简述高速加工的基本理论。
答；1）一定的工件材料对应有一个临界切削速度，此处切削温度最高，但当切削速度超过临界值后，切削温度不但不升反而下降。
2）死谷速度范围，切削温度太高，刀具无法承受，不能加工。
3）超死谷速度范围的高速区，切削温度与常规切削基本相同，能用现有的优秀刀具高速切削。
4）随着切削速度的提高，弹塑性材料的切屑将从带状、片状到碎屑不断演变，切削力初期呈上升趋势，而后急剧下降。
5）随着切削速度的提高，切削力下降，加工表面质量提高。刀具磨损主要取决于刀具材料的导热性。
2．高速加工的特点是什么？
答：高速加工是一项高新技术，它采用高主轴转速、高切削速度、中小切削深度、快速进给、多行程来提高生产率；它以高速度、高效率、高精度和高表面质量为基本特征。
3．目前的高速加工技术特别适合加工什么零件？
答：1）切削力小。 切削力比常规切削的切削力降低30% ，因此高速加工特别适合加工薄壁类刚性差的工件。
2）工件热变形小。90%以上的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑带走。工件温升不超过3°C。特别适合加工细长且易变形的工件。
3）材料切除率高。高速切削速度是普通切削速度的5-10倍，进给量不变，进给速度也相应提高5-10倍，小切深，材料切除率可达常规切除率的3~6倍，适用于材料切除率大的场合。
4）工艺系统振动小。机床激振频率高远超出工艺系统振动的固有频率，振动小，高速加工的表面质量可达磨削水平。适合加工高精度、低表面粗糙度值的工件。
5）可加工高锰钢、淬火钢、奥氏体不锈钢、耐磨铸铁等难加工材料。
4．什么叫电主轴？
答：把交流伺服电动机的转子与机床主轴做成一体。即将无壳电动机的空心转子用过盈配合的形式直接套装在机床主轴上，带有冷却套的定子则安装在主轴单元的壳体中，形成内装式电动机主轴，简称电主轴。
5．电主轴的特点是什么？
答：振动小、噪声低、体积小、结构紧凑、易平衡、传动效率高。电动机与机床主轴“合二为一”、机床主传动链的长度为零，实现了“零传动”。
6．计算转速是什么？
答：传递全部功率的最低转速。
7、直线电动机进给驱动系统的特点
1）消除了一切中间传动环节，机床进给传动链的长度缩短为零，实现了“零传动”，几乎没有反向间隙。
2）具有快加、减速特性，加速度1g~10g。加速度为传统进给加速度的10~20倍
3）进给速度为传统进给速度的4~5倍
4）单位面积推力大，易产生高速运动、机械结构不需维护。
8、为什么高速加工要进行刀具动平衡实验？
答：在高速旋转下，刀具系统的一点点不平衡都会产生较大的离心力，引起机床和刀具的振动，产生不均匀的切削力，不仅影响工件的加工精度和表面质量，还会影响机床主轴轴承和刀具的不规则磨损，迅速降低其使用寿命。
9、高速切削参数的选择一般遵循什么原则？
答：由切削理论可知，对刀具寿命影响最大的是切削速度，其次是进给量，再次是背吃刀量。
在实际生产中，要从刀具寿命出发，在保证加工质量及工艺系统刚性允许的条件下，先选用较大的背吃刀量，再选用较大的进给量，最后选适宜的切削速度。刀具直径越大转速就越低；刀具直径越小转速就越高。
10、高速切削对数控编程的要求有哪些？
答：1）保证恒定的切削载荷
2）保证工件的高精度
3）保证工件的优质表面
五、分析题（共10分）。写出三棱变形静压夹头的工作过程

答：1）该夹头的内孔在自由状态下为三棱形，三棱的内切圆直径小于要装夹的刀柄直径。
2、装夹时，利用一个液压加力装置对夹头施加外力，使夹头变形，内孔变为圆孔，孔径略大于刀柄直径。
3、插入刀柄
4、卸掉所加的外力，内孔重新收缩呈三棱形，对刀柄实行三点夹紧。